Radioaktif - wayansupardi

RADIOAKTIF
Oleh :
I WAYAN SUPARDI
PENDAHULUAN
Fluoresensi yakni perpendaran suatu bahan selagi disinari cahaya.
Fosforecensi yaitu berpendarnya suatu bahan setelah disinari
cahaya, jadi berpendar setelah tak disinari cahaya.
Radio aktifitas adalah suatu gejala yang
menunjukan adanya aktivitas inti atom,yang
disebabkan karena inti atom tak stabil
Tahun 1896 seorang fisikawan Perancis.
Henry
Becquerel(1852-1908)
untuk
pertama kalinya menemukan radiasi dari
senyawa-senyawa uranium.
SIFAT-SIFAT UNSUR
RADIOAKTIF
a.Menghitamkan film
b.Dapat mengadakan ionisasi
c.Dapat memendarkan bahan-bahan tertentu
d.Merusak jaringan tubuh
e.Daya tembusnya besar
PANCARAN SINAR
RADIOAKTIF
suami istri Pierre
Curie(1859-1906),
dan Marrie Currie
(1867-1934), yang
menemukan 3 jenis
sinar pancaran yang
lazim disebut sinar
α,sinar β dan sinar γ
SINAR α, β, γ
Sinar α adalah berkas yang
menyimpang ke keping negatif.
Sinar β adalah berkas yang
menyimpang kearah keping
positif
Sinar γ adalah berkas yang tidak
mengalami simpangan di dalam
medan listrik maupun medan
magnet.
Urutan naik daya tembus adalah : α, β, γ
Urutan naik daya ionisasi adalah : γ, β, α
x B
HVL BAHAN
x
Io
I
Sebuah sinar radioaktif dengan
intensitas Io, menembus bahan
Dengan ketebalan x, maka
intensitasnya menjadi I :
I = Ioe
− µ .x
µ = koefisien pelemahan bahan
HVL sebuah bahan adalah : nilai x (tebal bahan) yang
menghasilkan intensitas sinar radioaktif setelah menembus
bahan menjadi ½ Io.
1
I o = I o .e − µ . x
2
1
ln = − µ .x ln e
2
x=
ln 2
µ
HVL =
0, 693
µ
CONTOH SOAL
HVL
Sebuah benda mempunyai HVL 2 cm,
Hitunglah intensitas sinar radioaktif yang
menembus bahan tersebut setebal 3 cm.
JAWABAN CONTOH SOAL
HVL
HVL =
0, 693
0, 693
µ=
= 0,3465 / cm
2
µ
−1,0395
−0,3465.3
I = Ioe
ln I = ln I o e
I
ln I − ln I o = −1, 0395
= 0,3536
Io
I = 0,3536 I o
STRUKTUR INTI ATOM
Simbol inti atom
inti terdiri dari Neutron dan proton.
X
A
z
Z nomor atom
menyatakan banyak proton
A nomor massa atom
Menyatakan banyak proton
dan neutron
neutron
1
0
(n )
proton
( p11 )
ENERGI IKAT INTI
Proton dan proton akan timbul gaya tolak,
karena mempunyai muatan positif yang sama.
Namun dapat berkumpul dalam inti atom,
Energi yang digunakan inti mengikat protonproton disebut Energi ikat Inti/energi binding.
Energi ikat inti di dapat dari Deffek Massa, yaitu
pengurangan massa dari jumlah massa proton
dan netron dengan massa intinya.
Deffek massa = (∑ massa proton + ∑ massa netron) − massa int i
Eikat = {(∑ mp + ∑ mn ) − mint i } c 2
joule
Kg
Kg
Kg
Eikat = {(∑ m p + ∑ mn ) − mint i } 931 MeV
MeV
3.108 m/s
sma
sma sma
KESTABILAN INTI ATOM
Inti atom bersifat stabil jika :
1. jumlah proton (Z) kurang dari 20 dan harga
N / Z sama dengan satu atau jumlah proton
sama dengan jumlah neutron.
2. jumlah proton (Z) lebih dari 20 dan harga N / Z
berkisar 1 - 1,6.
Nuklida-nuklida dengan
N/Z
diluar
pita
kestabilan merupakan
nuklida
tidak
stabil
disebut sebagai nuklida
radio aktif.
HUKUM PERGESERAN
Jika inti atom tidak stabil akan terjadi disintegrasi
(peluruhan) yaitu keluarnya sinar α, β dan γ secara
spontan dari inti atom.
X
A
z
α
A−4
z −2
→Y
X
X
A
z
β
→Y
A
z +1
A
z
γ
→ X
A
z
WAKTU PARUH
SATUAN SETENGAH UMUR: (waktu paruh / half life time)
Adalah : Selang waktu agar unsur radioaktif itu stabil
(tidak aktif lagi) disebut umur unsur radioaktif.
T=
ln 2
λ
=
0, 693
N = N0e
λ
− λ .t
atau
N = N0 2
−
λ = koefisien peluruhan
N = zat yang sisa (belum meluruh)
N
Contoh soal
t
T
t
CONTOH SOAL
WAKTU PARUH
Setelah 60 jam suatu isotop natrium yang
memancarkan sinar β, ternyata yang
tinggal 6,25 %. Hitung waktu paruh
isotop natrium ini.
JAWABAN CONTOH SOAL
WAKTU PARUH
N = No 2
0, 0625 N o = N o 2
−
60
T
t
−
T
60
(− ) log 2 = (log 6, 25) − 2
T
60
− .0,30103 = 0, 79588 − 2
T
18, 0618
18, 0618
= 15 jam
−
= −1, 20412 T =
1, 20412
T
TRANSMUTASI
jika jumlah proton dan neutron yang menyusun inti
dapat kita rubah akan berubalah pula atom itu menjadi
atom yang lain.
merubah atom secara buatan lazim disebut TRANSMUTASI
Pada tahun 1959 Rutherford menempatkan preparat radio aktif
yang memancarkan sinarα
α didalam tabung yang berisi gas
niterogen.
α +N →0 + p
4
2
14
7
17
8
1
1
Pada tahun 1937 Chadwick menembaki logam berilium
dengan partikel-partikel αdari unsur radioaktif.
α + Be → O + n
4
2
9
4
12
6
1
0
DOSIS PENYERAPAN
Besar energi pengion yang diserap oleh materi yang dilalui
sinar radioaktif tergantung pada sifat materi dan berkas
sinar radioaktif.
DOSIS PENYERAPAN adalah banyaknya energi
radiasi pengion yang diserap oleh satu satuan
massa materi yang dilalui sinar radioaktif.
Satuan dosis penyerapan adalah
Gray (Gy) atau rad.
1 Gy = 1 joule/ Kg
1 rad = 0,01 joule/ Kg
1Gy = 100 rad
E
D=
m
Ereaksi =
REAKSI INTI
inti atom yang tidak bersifat radioaktif dapat diubah
sehingga menjadi zat radioaktif (radioaktif buatan).yaitu
dengan jalan menembaki inti itu dengan partikel-partikel
(ingat peristiwa transmutasi)yang mempunyai kecepatan
tinggi.
Penembakan inti dengan kecepatan tinggi ini disebut :
REAKSI INTI
4 Hukum yang berlaku dalam reaksi Inti
1. Hukum kekekalan nomor atom
2. Hukum kekekalan nomor massa
3. Hukum kekekalan energi
4. Hukum kekekalan momentum
HUKUM KEKEKALAN
NOMOR ATOM
X +Y → P +Q
B
A
D
C
F
E
A+C=E+G
H
G
HUKUM KEKEKALAN
NOMOR MASSA
X +Y → P +Q
B
A
D
C
F
E
B+D=F+H
H
G
HUKUM KEKEKALAN ENERGI
X +Y → P +Q
B
A
D
C
F
E
H
G
Ereaksi = {(mX + mY ) − (mP + mQ )} c
Joule
Kg
Kg
Kg
Kg
2
3.108
Ereaksi = {(mX + mY ) − (mP + mQ )} 931 MeV
MeV
sma sma
sma sma
CONTOH SOAL
REAKSI INTI
Perhatikan reaksi inti C-12 menjadi N-14 :
He + C → N + p + n
4
2
12
6
14
7
1
1
1
0
Jika massa 2He4=4,003 sma, massa 6C12=12,00 sma
14=14,003 sma, p1=1,007 sma dan n1=
N
7
1
0
1,008 sma, Hitunglah berapa joule energi yang
Diserap pada reaksi tersebut.
JAWABAN CONTOH SOAL
REAKSI INTI
Ediserap = (mN + mp + mn ) − (mHe + mC )
14
7
1
1
1
0
4
2
12
6
Ediserap = {(14, 003 + 1, 007 + 1, 008) − (4, 03 + 12, 00)}931MeV
Ediserap = 0, 015.931MeV = 13,963.1, 6.10−13 J = 2, 2344.10−12 J
REAKSI BERANTAI
Reaksi yang berulang hanya berakhir akibat zat yang
bereaksi itu habis atau berubah menjadi zat yang lain.
contoh : Reaksi berantai ENRICO PERMI (1937)
U
235
92
+ n → Xe
1
0
140
54
+ Sr + n + n
94
38
1
0
n01
n01
1
0
n
n01
n01
n01
n01
1
0
REAKSI FISI
adalah reaksi pembelahan dari sebuah inti
atom menjadi dua bagian inti atom lain yang
disertai dengan pelepasan tenaga.
REAKSI FUSI
adalah reaksi penggabungan 2 buah unsur
ringan disertai pengeluaran tenaga.
KELUARGA RADIOAKTIF
Ada 4 golongan keluarga radioaktif :
1. Thorium (4n)
2. Neptunium (4n + 1)
3. Uranium (4n + 2)
4. Aktinium (4n + 3)
ALAT DETEKSI
a. Pencacah Geiger (penghitung Geiger Muller)
detektor Geiger Muller yang memanfaatkan ionisasai menjadi
pulsa listrik.
b. Kamar kabut Wilson (Geiger Chamber)
bubble chamber radiasi yang mengionkan akan meninggalkan jejak
berupa gelembung-gelembung didalam hidrogen cair
kita lihat hanyalah
menimbulkan ionisasi.
jejak
lintasan,
bukan
radiasi
yang
c. Imulsi Film
Garis-garis sinar dari ketiga jenis radiasi, dapat juga dipelajari
pada film fotografi.
d. Detektor Sintilasi Detektor sintilasi memanfaatkan cahaya yang
timbul pada interaksi radiasi.
REAKTOR ATOM
1942 ENRICO FERMI berhasil membuat reaksi fisi berantai yang
dikendalikan. Berdasarkan hasil tersebut terciptalah reaktor nuklir,
yaitu suatu alat untuk menimbulkan reaksi berantai yang terkendali.
Neutron-neutron yang terjadi pada reaksi fisi dikendalikan
jumlahnya, sehingga energi yang timbul juga dapat dikendalikan.
Energi yang ditimbulkan pada reaktor nuklir itu dapat dimanfaatkan
untuk meningkatkan kesejahteraan umat manusia.
Banyak persoalan juga , yang berhubungan dengan reaktor atom :
reaksi fisi yang terlepas di atmosfer, sisa dari bahan bakar, air
pendingin yang sangat panas.
FUNGSI REAKTOR ATOM
Berdasarkan fungsinya, reaktor nuklir dibedakan sebagai
berikut :
Reaktor penelitian, yaitu reaktor yang dipergunakan
untuk penelitian di bidang fisika, kimia, biologi,
pertanian, industri, kedokteran, dan di bidang teknologi
lainnya.
Reaktor daya, yaitu reaktor yang dapat menghasilkan
tenaga listrik (PLTN).
Reaktor produksi isiotop, yaitu reaktor yang
dipergunakan untuk memproduksi radioisiotop, yang
akan dipergunakan dalam bidang kedokteran, pertanian,
industri dan sebagainya.
REAKTOR DI INDONESIA
Tiga reaktor itu adalah :
Reaktor Triga Mark II di Bandung dengan daya 1 mega
watt (Triga singkatan dari Training Research and Isotop
Production by General Atomic).Reaktor ini berfungsi untuk
penelitian dan untuk memproduksi radioisotop.
Reaktor Kartini di Jogyakarta. Reaktor dengan daya
operasi maksimal 250 kilowatt, juga merupakan reaktor
penelitian dan produksi radioisotop.
Reaktor serba guna di Serpong, dengan nama MPR 30
(Multi Purpose Reactor) dengan daya operasi 30 megawatt.
Reaktor ini berfungsi untuk latihan, penelitian dan
memproduksi radioisotop.
BAGIAN-BAGIAN REAKTOR
KETERANGAN
REAKTOR ATOM
Bahan bakar.
Bahan bakar sebagai sumber energi terdapat di dalam teras reaktor, yaitu berupa
Uranium-235. Uranium dibungkus dalam klongsong agar hasil radioaktif dari reaksi
fisi tetap terselubung (tidak terpancar keluar).
Moderator.
Moderator berfungsi untuk menurunkan energi neutron dari energi tinggi ke
energi thermal (rendah) melalui tumbukan. Biasanya bahan moderator yang
dipilih adalah unsur-unsur yang nomor massanya kecil, misalnya H2O (air
ringan), D2O (air berat) dan grafit, sekaligus sebagai pendingin primer.
Batang Kendali (pengontrol).
Batang kendali terbuat dari bahan yang mempunyai kemampuan menyerap
neutron sangat besar. Alat ini berfungsi untuk mengendalikan jumlah populasi
neutron yang terdapat di dalam teras reaktor, yang berarti pula
mengendalikan reaksi fisi dan energi yang terjadi. Bahan batang kendali yang
biasa dipergunakan adalah Kadmium, boron, dan hafnium.
LANJUTAN KETERANGAN
REAKTOR ATOM
Perisai radiasi (Shielding)/ dinding pelindung.
Perisai radiasi berfungsi untuk menahan radiasi yang
dihasilkan proses pembelahan inti. Hal ini bertujuan
supaya para pekerja dapat bekerja dengan aman di
sekitar reaktor.
Pendingin sekunder atau pemindahan panas.
Alat ini berfungsi untuk memindahkan panas dari
pendingin primer. Panas dapat dipindahkan dengan
mengalirkan air ke tempat pemindah panas, kemudian
keluar reaktor untuk didinginkan.
KEGUNAAN RADIOISOTOP
Bidang kedokteran.
Dengan menggunakan detektor, radioisotop di dalam tubuh manusia
dapat di deteksi :
Adapun fungsi radioisotop adalah untuk :
Mengetahui keefektifan kerja jantung dengan menggunakan Sodium –
24.
Menentukan lokasi tumor otak, mendekati tumor kelenjar gondok,
dipergunakan Yodium – 131.
Penanganan penderita Leukimia, dengan Phosporus – 32.
Penyembuhan kanker dan tumor dengan cara penyinaran, seperti sinar
x dan untuk steril alat-alat kedokteran.